(57)【要約】【課題】二成分系の現像剤を用いる画像形成装置において、プロセスカートリッジが一般化してきている。このような小型現像装置ではトナーと磁性キャリアとの撹拌が不十分になってトナーの帯電量が小さくなり、転写紙の地肌汚れがひどくなる。従来、トナー帯電は現像剤規制ブレード近傍での現像剤の摺擦によってまかなっていた。しかし、トナーが現像剤溜り部で大きな負荷を受け、現像剤が劣化するという問題点がある。【解決手段】トナー補給口に隣接した補給側撹拌室８６と、現像スリーブ６８に隣接した現像側撹拌室８７には、それぞれ撹拌スクリュー６６、６７が配置されている。二成分現像剤は両端で互いに接続された開口を通して両撹拌室を循環している。補給側撹拌室から現像側撹拌室に通ずる開口に現像剤通過量規制部材７８を設け、必要に応じ、補給側撹拌室の下流部分に現像剤の滞留を生じさせ、トナー帯電を促進する。【選択図】図３
2007025638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアからなる二成分現像剤を、現像剤容器内に配設された２本の回転自在なスクリューで攪拌・分散して所定位置に搬送する攪拌手段と、現像によって消費されたトナーを補給するトナー補給手段を備えた現像装置において、トナーが補給される側の現像剤収容部を補給側撹拌室、現像剤担持体と対向している側の現像剤収容部を現像側撹拌室とするとき、前記補給側撹拌室の下流端部から前記現像側撹拌室へ受け渡された直後までの移流速度Ｖ１と、現像剤が現像器内を１周する平均移流速度Ｖ２が、
０．６＜Ｖ１／Ｖ２＜１
の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、前記補給側攪拌室の現像剤搬送方向下流端部から、前記現像側攪拌室へ現像剤を受け渡す開口部に現像剤通過量規制手段を具備し、該現像剤通過量規制手段によって現像剤の搬送量を規制することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
トナーとキャリアからなる二成分現像剤を、現像剤容器内に配設された２本の回転自在なスクリューで攪拌・分散して所定位置に搬送する攪拌手段と、現像によって消費されたトナーを補給するトナー補給手段と、現像剤のトナー濃度検知手段と、静電潜像が形成される像担持体表面に形成された基準トナー像の画像濃度を検知する手段と、を備えた現像装置において、トナーが補給される側の現像剤収容部を補給側撹拌室、現像剤担持体と対向している側の現像剤収容部を現像側撹拌室とするとき、前記補給側攪拌室の現像剤搬送方向下流端部から、前記現像側攪拌室へ現像剤を受け渡す開口部に現像剤通過量規制手段を具備し、前記トナー濃度検知手段によって前記現像剤のトナー濃度が所定値以上であることが検知され、かつ前記画像濃度検知手段によって基準トナー像の画像濃度が所定レベルより低下したことが検知されたとき、前記補給側撹拌室の下流端部から前記現像側撹拌室へ受け渡された直後までの移流速度Ｖ１と、現像剤が現像器内を１周還流する平均移流速度Ｖ２が、
０．６＜Ｖ１／Ｖ２＜１
の関係を満たすように前記現像剤通過量規制部材を作動させる駆動制御手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の現像装置において、前記現像剤通過量規制手段が、前記補給側撹拌室と前記現像側撹拌室の受け渡し部の断面積が変化可能なシャッター部材で構成されることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４記載の現像装置において、前記シャッター部材は、前記受け渡し部の天井から下向きに挿入された板状部材であり、該板状部材が上下に動くことによって開口部面積を変える構成であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項４記載の現像装置において、前記シャッター部材は、前記受け渡し部の底面から天井方向に向かって突き出した板状部材であり、該板状部材が上下に動くことによって開口部面積を変える構成であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項４記載の現像装置において、前記シャッター部材は、前記受け渡し部の開口部を横方向にスライド可能な板状部材であり、該板状部材が左右に動くことによって開口部面積を変える構成であることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項４記載の現像装置において、前記シャッター部材は、前記受け渡し部に設けられた複数の平行に設置された板状部材から成り、該板状部材が角度を変えることによって開口部面積を変える構成であることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
潜像担持体、帯電装置、潜像担持体のクリーニング装置の少なくとも２つと、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の現像装置と、を一体としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の現像装置を備え、一連の画像形成プロセスによって形成された画像を記録媒体に記録することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置にかかり、特に二成分系の現像剤を用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタ等の電子写真技術用いた画像形成装置の小型化やパーソナル化の要求に伴って、その現像装置の小型化が図られている。また、こうした要求に伴って、トナーが無くなった時点で、現像装置ごと交換する使い捨てタイプの現像装置や、この現像装置の他に、原稿画像の静電潜像が形成される潜像担持体（感光体）、および感光体上に残留したトナーを除去するクリーニング部等が一体化された、いわゆるプロセスカートリッジも一般に広く用いられるようになってきている。
しかしながら、このような小型化された現像装置においては、そのトナーと磁性キャリアとからなる現像剤の収容量が少ない。また、現像剤撹拌部の省スペース化も余儀なくされるため、補給されたトナーがその現像領域に到達するまでの時間が短く、トナーと磁性キャリアとの撹拌が不十分になってトナーの帯電量が小さくなり、浮遊トナーが発生し易くなる。浮遊トナーが発生した場合には、転写紙の地肌汚れがひどくなり好ましくない。このような現象は、特に画像面積率の高い原稿を連続して印刷した際のように、トナー補給量が多くなった時に補給トナーの分散・帯電不足で顕著に発生する。
また、機械の高速化に伴い現像剤攪拌搬送部材は高速で回転し、且つ、トナーは３〜１２μｍの微小粒子であるため、補給されたトナーの一部が現像剤とうまく攪拌されずに飛散、浮遊あるいは現像剤面を上滑りして移動する。このようなトナーが現像ローラに搬送されて現像領域へ搬送されると、未帯電、逆帯電、弱帯電の帯電不良トナーが、非画像部の地汚れ、濃度ムラを発生したり、トナー飛散が生じる。
【０００３】
このような問題を解消するために、トナー補給部から補給されたトナーが剤面を上滑りして未帯電のまま現像ローラ側のスクリュー部に搬送されるのを防止する飛散防止部材を設けることが提案されている（例えば、特許文献１  参照。）。
しかしながらこれらの手段は、トナーが現像部に搬送されるまでに満たさねばならない２つの条件であるトナーの分散と帯電のうち、トナーの均一分散に重点を置いたものである。つまり補給トナーの現像剤への均一な分散までの機能をスクリュー部に与え、トナー帯電は従来と同じく現像剤規制ブレード近傍での現像剤の摺擦によってまかなっていた。このような現像システムの場合、トナーが現像剤規制ブレードの裏側の現像剤溜り部で大きな負荷を受け、現像剤が劣化するという問題点がある。劣化したトナーは弱帯電・逆帯電トナーになりやすく、長期にわたる画像形成プロセスを経ると帯電量分布がブロード化し、地肌汚れ・トナー飛散につながる。しかしながら安易に現像剤規制ブレード裏でのストレスを小さくするとトナーの帯電不足が発生し、かえって地肌汚れ・トナー飛散が多くなりかねない。
【０００４】
また、現像装置内の剤通過量規制部材を現像ローラに近づけるように作動させて帯電量を上昇させることが提案されている（例えば、特許文献２  参照。）。しかしこの構成では剤にかかる摺擦力が増すものの、剤を規制する場所がドクターブレード近傍であるため、その位置の搬送されるまでのトナーの分散が不完全だと現像剤規制手段を用いても濃度ムラが出てしまう懸念がある。
また、補給側攪拌室のスクリューの下流に付けるフィンの数を上流側よりも多くすることによって、補給側攪拌室の剤レベルを上流と下流で変化させる構成が提案されている（例えば、特許文献３  参照。）。
しかしながらこれらの発明においてはいずれも、補給トナーの上滑り防止、トナーの均一分散、トナーの帯電付与を十分に行い、かつ現像剤にかかる機械的な力を従来よりも弱くして現像剤の長寿命化を図るには不十分な点があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０６１６１号公報
【特許文献２】特開平１１−２０２５７３号公報
【特許文献３】特開２００４−２７２０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑み、補給されたトナーが低帯電もしくは未帯電状態で直接現像スリーブに到達することを防止でき、長期に渡り画像形成プロセスが繰り返された場合、或いはトナーの消費が少ない特殊な使用状態が長期間に及んだ場合にも、現像剤劣化が少なく、長期にわたって地肌汚れ・トナー飛散のない現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
その根本となる思想は、トナーの帯電機能をトナーが補給される第一の現像剤攪拌部でも分担させることにより、現像装置全体として現像剤が受ける負担を減らし、現像剤の長寿命化を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を、現像剤容器内に配設された２本の回転自在なスクリューで攪拌・分散して所定位置に搬送する攪拌手段と、現像によって消費されたトナーを補給するトナー補給手段を備えた現像装置において、トナーが補給される側の現像剤収容部を補給側撹拌室、現像剤担持体と対向している側の現像剤収容部を現像側撹拌室とするとき、前記補給側撹拌室の下流端部から前記現像側撹拌室へ受け渡された直後までの移流速度Ｖ１と、現像剤が現像器内を１周する平均移流速度Ｖ２が、
０．６＜Ｖ１／Ｖ２＜１
の関係を満たすことを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の現像装置において、前記補給側攪拌室の現像剤搬送方向下流端部から、前記現像側攪拌室へ現像剤を受け渡す開口部に現像剤通過量規制手段を具備し、該現像剤通過量規制手段によって現像剤の搬送量を規制することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を、現像剤容器内に配設された2本の回転自在なスクリューで攪拌・分散して所定位置に搬送する攪拌手段と、現像によって消費されたトナーを補給するトナー補給手段と、現像剤のトナー濃度検知手段と、静電潜像が形成される像担持体表面に形成された基準トナー像の画像濃度を検知する手段と、を備えた現像装置において、トナーが補給される側の現像剤収容部を補給側撹拌室、現像剤担持体と対向している側の現像剤収容部を現像側撹拌室とするとき、前記補給側攪拌室の現像剤搬送方向下流端部から、前記現像側攪拌室へ現像剤を受け渡す開口部に現像剤通過量規制手段を具備し、前記トナー濃度検知手段によって前記現像剤のトナー濃度が所定値以上であることが検知され、かつ前記画像濃度検知手段によって基準トナー像の画像濃度が所定レベルより低下したことが検知されたとき、前記補給側撹拌室の下流端部から前記現像側撹拌室へ受け渡された直後までの移流速度Ｖ１と、現像剤が現像器内を１周還流する平均移流速度Ｖ２が、
０．６＜Ｖ１／Ｖ２＜１
の関係を満たすように前記現像剤通過量規制部材を作動させる駆動制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の現像装置において、前記現像剤通過量規制手段が、前記補給側撹拌室と前記現像側撹拌室の受け渡し部の断面積が変化可能なシャッター部材で構成されることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項４記載の現像装置において、前記シャッター部材は、前記受け渡し部の天井から下向きに挿入された板状部材であり、該板状部材が上下に動くことによって開口部面積を変える構成であることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明では、請求項４記載の現像装置において、前記シャッター部材は、前記受け渡し部の底面から天井方向に向かって突き出した板状部材であり、該板状部材が上下に動くことによって開口部面積を変える構成であることを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項４記載の現像装置において、前記シャッター部材は、前記受け渡し部の開口部を横方向にスライド可能な板状部材であり、該板状部材が左右に動くことによって開口部面積を変える構成であることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項４記載の現像装置において、前記シャッター部材は、前記受け渡し部に設けられた複数の平行に設置された板状部材から成り、該板状部材が角度を変えることによって開口部面積を変える構成であることを特徴とする。
【００１１】
請求項９に記載の発明では、潜像担持体、帯電装置、潜像担持体のクリーニング装置の少なくとも２つと、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の現像装置と、を一体としたプロセスカートリッジを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の現像装置を備え、一連の画像形成プロセスによって形成された画像を記録媒体に記録する画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、補給側撹拌室の下流端部から現像側撹拌室へ受け渡された直後までの移流速度を規制したので、補給側攪拌室で剤の滞留が生じ、現像剤の摺擦力が高まり、補給トナーの分散が促進されると同時にトナーの帯電が促進される。
現像剤経路の断面積を現像器内の現像剤の帯電状態に応じて変化させることにより、過不足のない摺擦力の付与が可能であり、余分な摺擦力を加えることによる現像剤劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態に係る現像装置を適用するカラー画像形成装置の内部構成図である。
同図において符号１００は複写装置本体、２００は複写装置本体１００を載せる給紙テーブル、３００は複写装置本体１００上に取り付けるスキャナ（読取り光学系）、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）をそれぞれ示す。その他の符号は詳細な説明中で直接引用する。
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。同図に示す画像形成装置は、具体的にはタンデム型間接転写方式の電子写真複写装置である。複写装置本体１００の中央位置には、横方向へ延びる無端ベルト状の中間転写体１０を設ける。そして、図示例では中間転写体を３つの支持ローラ１４・１５・１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。この図示例では、３つの支持ローラの中で、第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設ける。また、３つの支持ローラの中で第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの４つの画像形成手段１８を横に並べて配置してタンデム画像形成部２０を構成する。タンデム画像形成部２０の直上には、図１に示すように、さらに露光装置２１を設ける。一方、中間転写体１０を挟んでタンデム画像形成部２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写体１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写体１０上の画像をシートに転写する。２次転写装置２２の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。上述した２次転写装置２２は、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。なお、図示例では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成部２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備える。
【００１４】
さて、いまこのカラー電子写真装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動させた後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４、１５、１６のうちの１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。
【００１５】
中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。
【００１６】
図２は上記画像形成装置に用いる現像装置の１実施形態を示す図である。
同図において、符号６１は現像装置、６５は現像剤容器、６６はトナー補給側攪拌スクリュー、６７は現像剤担持体側攪拌スクリュー、６８は現像剤担持体（現像ローラ）、７５はトナー濃度センサ、７７はドクターブレード、８６は補給側攪拌室、８７は現像側攪拌室をそれぞれ示す。
図３は現像装置の長手方向断面図である。
同図において符号７８は現像剤通過量規制部材、８０はしきり板をそれぞれ示す。
上述したタンデム画像形成部２０において、個々の画像形成手段１８は、ドラム状の感光体４０のまわりに、帯電装置、現像装置、１次転写装置、感光体クリーニング装置、除電装置などを備えている。
現像装置６１は、現像剤容器６５内に、現像剤攪拌・搬送手段としてのトナー補給側攪拌スクリュー６６、現像剤担持体側攪拌スクリュー６７、現像剤担持体（現像ローラ）６８を備える。第一の現像剤撹拌室８６の容器外壁には図示しない補給口を設けて図示しないトナー補給装置からトナーが供給される。（以後、第一の現像剤攪拌室を補給側攪拌室と呼ぶ。）トナー補給側の攪拌スクリュー６６は、トナー補給装置から補給されたトナーと現像剤容器６５内の現像剤（磁性粒子とトナーとを有する二成分現像剤）とを攪拌、搬送する。また、第二の現像剤撹拌室８７（現像剤担持体側）の攪拌スクリュー６７は、現像剤容器６５内の現像剤を攪拌、搬送する。（以後、第二の現像剤攪拌室を現像側攪拌室と呼ぶ。）
補給側攪拌室と現像側攪拌室は図３に示すように仕切り板８０で仕切られており、両端部に現像剤を受け渡す開口部がある。
【実施例１】
【００１７】
図４は本発明の他の実施形態を示す図である。
図５は或る位置におけるトナー濃度の時間的変化を示す図である。
図６は現像剤の移流速度を説明するための模式図である。
図７は仕切り板の変形例を示す図である。
本実施例では体積平均粒径が３５μｍのキャリアと６μｍのトナーを用いてトナー濃度７ｗｔ％の条件で実験を行った。まず現像剤の移流速度の測定方法について説明する。実験に用いた現像装置には図３、図４に示すように補給側攪拌室と現像側攪拌室に複数のトナー濃度センサ７５を取り付けてある。トナーを一定量補給して攪拌したときの個々のトナー濃度センサ出力の時間推移を調べると、図５に模式的に示すようにある位置におけるトナー濃度の時間推移が得られるので、平均的な移流速度成分（波形のピーク位置）の移流速度が求められる。これを平均移流速度とする。
現像剤が現像器内を１周するときの平均移流速度Ｖ２は、搬送経路長を、１周目から２周目のピークまでの時間で割ることによって求められる。
一方、補給側攪拌室から現像側攪拌室への受け渡し部の移流速度Ｖ１は、補給側攪拌室の下流部に設けられたトナー濃度センサと、現像側攪拌室の上流部に設けられたトナー濃度センサの波形ピークの時間差、およびセンサ間距離から求められる。
本実施例では受け渡し部の開口部は幅３２ｍｍ×高さ２６ｍｍであり、この開口部に、図７に示すように天井部に補給側攪拌室と現像側攪拌室の仕切り板を延長するような形で、板状部剤を取り付け、開口部面積を狭くしたとき、開口部面積は、１８５ｍｍ２であった。このとき、現像器内の局所的な移流速度は図６に示すようになっており、この条件で移流速度Ｖ１／Ｖ２を測定したところ０．６２であった。
【００１８】
この条件での受け渡し部手前の位置（現像剤が圧密状態になっている場所）での現像剤の挙動について説明する。受け渡し部の開口面積を小さくすると、受け渡し部を通過できる現像剤の量が減るため、補給側攪拌室の下流側の約１／３ほどの位置から現像剤が補給側攪拌室の天井蓋に接触する状態になる。すなわちスクリューのまわり３６０°現像剤が詰まっている。このとき以下の二つのことが懸念される。一つは、補給トナーが分散しきっていない状態で圧密領域に入った場合、現像剤がパッキングされて分散されずそのまま搬送されてしまうという懸念であり、もう一つは、スクリューが回転しても現像剤の一部（特にスクリュー羽根が掃引しない攪拌室の隅）が不動層を形成して現像剤が循環しないのではないかという懸念である。長期間、機械を動かさないで放置後に機械を動かした時などに、現像剤のかさ密度が小さくなって不動層だった現像剤が動くと、現像剤の不均一化の原因となるため、トナー濃度のムラ等の原因となる。
【００１９】
現像剤は可視光を通過させないため、可視光では内部の流動状態を観察することはできない。そこでＸ線による可視化技術を用いて、内部の流動状態を確認することとした。
用いた観察装置は、東芝ＩＴコントロール社製Ｘ線透過画像観察装置Ｈ３１５０である。また、現像剤の挙動を把握するためのトレーサーとして、キャリア粒径とほぼ等しい５０μｍのタングステン粒子を用いた。タングステンは現像剤内のキャリア（酸化鉄）よりも吸収率が大きいので、透過Ｘ線で観察するとその部分だけ周囲より黒く観察される。また、トレーサー粒子は十分少量のため、周囲の現像剤粉体と同一の挙動をしていると考えられるので、タングステンの流動状態を観察することで、現像剤挙動を可視化することができる。過去の実験によれば、粉体のスクリュー搬送では、トレーサー粒子と粉体粒子に密度に２０倍以上の差があってもほぼ同一の挙動をすることが示されている。
現像剤挙動を観察する箇所に場の流れを乱さないように注意しながらスパチュラでトレーサーを少量補給した。静かに現像剤攪拌室の蓋をして、上記装置内に設置して、スクリューを回転させたときの現像剤挙動をＸ線で可視化した。
その結果、圧密領域に突入したトレーサーは補給側攪拌室のトナー補給位置から補給側攪拌室の中央部付近までの非圧密領域（剤レベルがスクリューの軸より少し上程度）と同様、分散がなされることがわかった。また、不動層も今回検討を行ったスクリューでは生じていないことが確認できた。
【００２０】
図８は実施例に用いたスクリューを示す図である。
図９は実験結果を示す図である。同図（ａ）は比較例の結果、同図（ｂ）は本実施例の結果をそれぞれ示す図である。
本実施例で用いたスクリューはピッチ２５ｍｍ、外径２０ｍｍ、軸径８ｍｍの螺旋スクリューで、スクリュー羽根外周部に長手方向につながった１本の板状部材が備えられているものである。
一方、比較例として補給側攪拌室のスクリュー下流の端部で、スクリュー羽根の外径がその他の部分よりも細くなっているスクリューを使用した場合には、天井蓋と補給側攪拌室の外側の側壁がなす角の領域では、若干の不動層が存在することがわかり、本発明のように圧密領域を積極的に利用する条件との組み合わせには適していないことがわかった。
次に本実施例の条件でトナーの帯電立ち上がり性を調べる方法を説明する。補給トナーを１ｇ、補給側攪拌室の最上流部に補給する。スクリューを所定の速度で回転させ、補給トナーのピークが現像側攪拌室に移流した時刻において、受け渡し部直後の現像剤の帯電量分布を測定する。その結果を図９（ｂ）に示す。なお、このグラフは、現像剤通過量規制手段の効果のみを示すために、現像器から現像ローラ、ドクターブレードを外して単純な攪拌装置（補給側攪拌室、現像側攪拌室、スクリュー、仕切り板、現像剤通過量規制手段のみ）にて測定した結果である。現像剤通過量規制手段を使わない図９（ａ）の結果と比較して明らかに帯電の立ち上がりが促進されており、未帯電トナーが非常に少ないことが分かる。実際の現像装置ではドクターブレードによる摺擦も加わるため、この帯電立ち上がりは十分である。つぎにこの条件を実際の現像ユニット内で実施し、印字試験を行った。
その結果、トナー補給が厳しい条件（ベタ画像現像時）においても補給トナーは、現像側攪拌室に到達するまでの間に十分に、分散・帯電し、地肌汚れ・トナー飛散のない良好な画像形成が行えた。
【実施例２】
【００２１】
図１０は本発明の他の実施例を説明するための図である。同図（ａ）は開口部を解放した状態、同図（ｂ）は開口部をほぼ閉塞した状態をそれぞれ示す図である。
本実施例では現像剤通過量規制部材として、補給側撹拌室と現像側撹拌室の受け渡し部開口の断面積を制御可能なシャッター部材を用いた。シャッター部材は、補給側攪拌室と現像側攪拌室の受け渡し部の天井から下方に挿入された板状部材であり、シャッター部材が図示しない駆動制御手段で上下に駆動することによって、受け渡し部の開口面積を変えて、現像剤の帯電状態に応じて摺擦力を適切に加えることができる構成となっている。
本実施例で用いた現像器にはトナー濃度センサ（透磁率センサ）と、感光体上に形成された基準トナー像の画像濃度を検知する画像濃度センサを備えており、トナー濃度が所定の値以上であり、かつ、基準トナー像の画像濃度が所定レベルより低下したことが検知されたとき（すなわち、トナー濃度の割に帯電量が小さい状態のとき）に、受け渡し部のシャッター部材を、開口部面積が小さくなる方向に駆動する。シャッターが閉まる方向に移動すると、シャッターよりも搬送方向上流部で現像剤が滞留し、現像剤の摺擦力が高まる。その結果、補給トナーの分散促進と同時に帯電の立ち上がりが促進される。帯電が十分に立ち上がったあと、もしくは画像面積率が小さくてトナー補給がほとんどないような画像形成プロセスが続く場合には、帯電量をそれ以上立ち上げる必要がないので、前記シャッター部材を、開口部面積が広くなるように駆動して、現像剤に不必要なストレスを加えない。
【００２２】
このような開口面積制御を行ったとき、発明者らの検討の結果、現像剤が現像器内を１周する平均移流速度Ｖ２と、補給側撹拌室の下流端部から現像側撹拌室へ受け渡された直後までの移流速度Ｖ１との間に、
０．６＜Ｖ１／Ｖ２＜１
の関係が成り立つように制御すれば、ストレスが強すぎて現像剤の劣化を早めるといった不具合もなく、また、現像側攪拌室の現像剤が不足して汲み上げ不良が生じることもなく良好な画像形成が行えた。
なおＶ１／Ｖ２＜０．６では剤にかかるストレスが過剰になり、現像器の攪拌トルクの増大や、トナーの劣化の原因となるため、適切ではない。一方、Ｖ１／Ｖ２＞１では、受け渡し部手前での滞留がなくなるかわりに相対的にその他の場所での剤レベルが高くなり、例えばトナー補給位置で剤レベルが高くなると、補給トナーが現像剤中にうまく取り込まれなくなり、分散性が悪化する不具合が生じる。
【実施例３】
【００２３】
図１１は本発明のさらに他の実施例を説明するための図である。
本実施例では実施例２と受け渡し部以外は同じ現像器を用い、シャッター部材が、補給側攪拌室と現像側攪拌室の受け渡し部の底面から天井方向に向かって突き出した板状部材であり、このシャッター部材が図示しない駆動制御手段で上下に動くことによって開口部面積を変える構成とした。
本実施例の構成で、トナー飛散・地肌汚れのない良好な画像形成を行うことができた。
【実施例４】
【００２４】
図１２は本発明のさらに他の実施例を説明するための図である。
本実施例では実施例２と受け渡し部以外は同じ現像器を用い、シャッター部材が、補給側攪拌室と現像側攪拌室の受け渡し部を横方向にスライド可能な板部材であり、このシャッター部材が図示しない駆動制御手段で左右に動くことによって開口部面積を変える構成とした。
本実施例の構成で、トナー飛散・地肌汚れのない良好な画像形成を行うことができた。
【実施例５】
【００２５】
図１３は本発明のさらに他の実施例を説明するための図である。
本実施例では実施例２と受け渡し部以外は同じ現像器を用い、シャッター部材が、補給側攪拌室と現像側攪拌室の受け渡し部に設けられた複数の平行に設置されたブラインドのような板部材から成り、図示しない駆動制御手段で個々のシャッター部材が連動して同じ向きに角度を変えることによって開口部断面積を変える構成とした。なおこのとき、個々のシャッターの板状部材が水平になったときでも、スクリュー羽根と干渉しないように十分幅の小さい板状部材が用いられている。本実施例では幅４ｍｍの部材を用いた。
本実施例の構成で、トナー飛散・地肌汚れのない良好な画像形成を行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る現像装置を適用するカラー画像形成装置の内部構成図である。
【図２】上記画像形成装置に用いる現像装置の１実施形態を示す図である。
【図３】現像装置の長手方向断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図５】或る位置におけるトナー濃度の時間的変化を示す図である。
【図６】現像剤の移流速度を説明するための模式図である。
【図７】仕切り板の変形例を示す図である。
【図８】実施例に用いたスクリューを示す図である。
【図９】実験結果を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施例を説明するための図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例を説明するための図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施例を説明するための図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２７】
６６、６７      撹拌スクリュー
７５      トナー濃度センサ
７８      現像剤通過量規制部材
８０      仕切り板
８６      補給側撹拌室
８７      現像側撹拌室
【図１】
2007025638.tif 000003
【図２】
2007025638.tif 000004
【図３】
2007025638.tif 000005
【図４】
2007025638.tif 000006
【図５】
2007025638.tif 000007
【図６】
2007025638.tif 000008
【図７】
2007025638.tif 000009
【図８】
2007025638.tif 000010
【図９】
2007025638.tif 000011
【図１０】
2007025638.tif 000012
【図１１】
2007025638.tif 000013
【図１２】
2007025638.tif 000014
【図１３】
2007025638.tif 000015